WO2010089161A1 - Brake system for motor vehicles - Google Patents

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WO2010089161A1
WO2010089161A1 PCT/EP2010/050085 EP2010050085W WO2010089161A1 WO 2010089161 A1 WO2010089161 A1 WO 2010089161A1 EP 2010050085 W EP2010050085 W EP 2010050085W WO 2010089161 A1 WO2010089161 A1 WO 2010089161A1
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WO
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pressure
piston
brake system
brake
hydraulic
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Application number
PCT/EP2010/050085
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German (de)
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Inventor
Stefan A. Drumm
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Filing date
Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/40Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • B60T8/4072Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
    • B60T8/4077Systems in which the booster is used as an auxiliary pressure source
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Definitions

  • the present invention relates to a brake system for motor vehicles, which is drivable in a "brake-by-wire" mode so well ⁇ by the driver and independent of the driver, preferably in the "brake-by-wire" Be ⁇ mode of operation and in at least one remindfallbe ⁇ can be operated mode in which only the operation by the driver is possible, with
  • a brake pedal for actuating a first hydraulic devices ⁇ rule piston is applied to the when actuating the braking system (by the vehicle operator an operating force of the pedal force and in a in a
  • a hydraulic circuit for brake booster essentially with an electrically controllable, hydraulic pressure source, a loadable from the pressure source high-pressure accumulator, the pressure of the wheel brakes in the "brake-by-wire" mode act ⁇ bar, and with a pressure control valve assembly, e) solenoid valves for electronically controlled modification of brake system pressure,
  • Such a brake system is z. B. from international patent application WO 01/72567 Al known.
  • a disadvantage is felt in the known brake system, the type of mechanical control of the separating piston devices by the second piston, which takes place by means of a balance beam, which is laterally coupled to the separating piston. In a power transmission from the second piston this comes to rest on the balance beam, so that the separating piston devices are moved in the direction of actuation in the sense of a pressure build-up in the wheel brakes.
  • the lateral coupling of the balance beam to the separating piston is considered to be an avoidable complication of the structural design.
  • the energy efficiency of the prior art brake system in two points in need of improvement.
  • the known brake system works (as well as in the brake-by-wire "mode) as a power brake. It is therefore more appropriate that the new brake system proposed here operates as an auxiliary power brake in this operating situation, for which purpose the restraint must be switched off, which is not the case in the previously known system is possible.
  • the present invention provides the technical requirements.
  • second piston retaining space is formed as an annular space which engages around the defined by the symmetry axes of the first and second piston actuating axis radially.
  • the end face of the second piston pointing in the direction of actuation plunges into an unpressurized space formed in the housing, wherein the non-pressurized space particularly preferably accommodates sections of the actuation elements which enable the mechanical transmission of force from the second piston to the isolating piston devices.
  • a return spring for biasing the second piston is arranged opposite to the actuating direction in the non-pressurized space.
  • control elements are designed as round, sealed in the housing and guided parallel to the actuating axis rods.
  • control elements can be brought into a force-transmitting connection with the second piston.
  • damping means are provided between the second piston and the actuation elements.
  • the control elements are preferably acted counter to the direction of actuation with the wheel brake, by their action they are held in contact with the second piston.
  • the first piston in the second piston limits a hydraulic Nachlaufhoffm, which is designed as the first piston radially encompassing annular space.
  • the follow-up space is preferably connected to the pressure medium reservoir.
  • the follow-up space is connected to the non-pressurized space and thus indirectly to the pressure medium reservoir.
  • two seals are adjacent to each other at the end facing the brake pedal of the second piston defining an annular chamber, wherein the first seal seals the annular chamber relative to the retention space and the second seal seals the annular chamber from the atmosphere.
  • the annular chamber is connected to the follow-up space.
  • the first piston in the second piston limits a control room, in which it can build up a hydraulic control pressure that can be controlled via a brake pedal force.
  • the drive pressure is passed through a connection channel penetrating the second piston in the radial direction into the housing.
  • the triggering pressure is detected by a pressure sensor arranged fixed to the housing as a signal representing the brake pedal actuating force.
  • the control pressure is advantageously a hydraulic control of the pressure control valve assembly.
  • the pressure control valve assembly is designed as a hydraulically controlled 3/3-way valve.
  • a valve arrangement is provided, which allows considerably more of the control pressure or the pressure of the pressure medium reservoir to the hydraulic control port of the pressure control valve assembly.
  • valve arrangement which allows to separate the hydraulic connection of the pressure regulating valve arrangement to the pressure medium reservoir and instead turn on the output from the controllable pressure source pressure.
  • the path detection device is designed as a contactless path detection device which cooperates with a coupled to the first piston position sensor.
  • the position sensor is formed by a permanent magnet which is connected to the first piston by means of a cantilever, which extends through one in the second Piston formed pressure-free channel extending therethrough, which is parallel to the actuating axis.
  • a hydraulically actuated travel simulator which gives the vehicle driver the usual pedal feel in the "brake-by-wire" mode.
  • the travel simulator is preferably connected via a hydraulic line to the control room, which can be shut off by means of a preferably electromagnetically actuated isolation valve.
  • the travel simulator is arranged outside the second piston.
  • the pressure source is formed by an electro-hydraulic actuator.
  • the electrohydraulic actuator has an actuator piston driven by an electric motor, wherein the travel path of the electrohydraulic actuator piston is particularly preferably detected by means of a displacement sensor.
  • the pressure source is formed by an electric motor driven pump.
  • the brake system shown only schematically in the figure essentially has a first hydraulic piston 2 which can be actuated by means of a brake pedal 1 and which is displaceably guided in a second hydraulic piston 3 of larger diameter, which is also referred to as a retaining piston, and its annular surface 82 in a housing 20 a hydraulic retention space 4 bounded, which surrounds the retaining piston 3 radially.
  • the brake system according to the invention further comprises the retaining piston 3 operatively downstream separating piston devices 5a-d, which electrically upstream pressure control valves 6a-d, 7a-d are connected and connected to the vehicle brakes 8-11, a pressure fluid reservoir 12, a travel simulator 13, a hydraulic pressure source 14, a high-pressure accumulator 15, and an electronic control and regulation unit 16.
  • each wheel brake 8-11 is preferably assigned a separating piston device 5a-5d.
  • a force transmission between the retaining piston 3 and the separating piston devices 5a, 5b takes place by means of mechanical control elements 17a-d which are designed as force transmission rods and which are supported on the retaining piston 3 with the interposition of damping elements 22a-d.
  • the mechanical control elements 17a-d preferably extend through an unpressurized space 19, which is connected to the pressure medium reservoir 12 and receives a return spring 21 which biases the retaining piston 3 against the actuation direction.
  • seals are provided, which are provided with the reference numeral 18a-d.
  • the first piston 2 in the second or restraining piston 3 delimits a hydraulic control space 23 which, on the one hand, interposes an electromagnetically operable 2/2-way valve or check valve 24 with the travel simulator 13 and, on the other hand, via a currentless open (SO) 2/2-way valve 25 is connected to a hydraulic control port of a pressure control valve assembly 26, which will be explained in more detail in the following text.
  • the aforementioned drive connection can be connected via the pressureless space 19 to the pressure medium reservoir 12 with the interposition of a normally closed (SG) 2/2-way valve 27.
  • the hydraulic drive chamber 23 receives a second return spring 28 which serves to bias the first piston 2 against the actuation direction and the return of the brake pedal 1 coupled to the first piston 2.
  • the pressure controlled in the control room 23 pressure is detected by a pressure sensor 29, and the actuation path of the first piston 2 is detected by means of a non-contact position sensing device 30 which cooperates with a coupled to the first piston 2 permanent magnet 31.
  • a boom 32 is provided which extends in a formed in the second piston 4 pressure medium passage 33 which connects a limited in the second piston 3 by the first piston 2 Nachlaufhoffm 34 with the unpressurized space 19.
  • two seals 78, 79 arranged side by side, which limit an annular chamber 80.
  • the first seal 78 seals the annular chamber 80 from the retention space 4, while the second seal 79 seals the annular chamber 80 from the atmosphere.
  • a formed in the retaining piston 3 pressure fluid channel 81 connects the annular chamber 80th This ensures that the pressure-bearing seal 78 is wetted from both sides with pressure medium and the sealing gasket 79 is exposed to the environment no differential pressure.
  • Each wheel brake is associated with a pressure control valve assembly - either as shown, constructed from two 2/2-way valves or alternatively as a 3/3-way valve. It is crucial that each wheel-specific pressure control assembly has three hydraulic connections. A normally closed “high pressure port”, an outlet port and a “low pressure port”. The high pressure connections are connected together to the high pressure accumulator. The output connections are individually to the separating piston devices 5a-d and the low-pressure connections are connected in common to the line section 46, which can be acted upon by a brake system pressure and in the illustrated rest state of the brake system via the pressure control valve assembly 26, the normally open valve 43 and the unpressurized space 19 to the also unpressurized pressure fluid reservoir 12 is connected.
  • the previously mentioned pressure source 14 is formed as an electro-hydraulic actuator whose piston 36 can be actuated by means of a schematically indicated electric motor 35 via a rotational-translation gear.
  • the distance traveled by the piston 36 path is monitored by a displacement sensor bearing the reference numeral 37.
  • the limited by the piston 36 pressure chamber 38 is connected via a suction check valve 44, the hydraulic connecting line 45 and the unpressurized space 19 with the pressure fluid container 12 and a discharge check valve 40 to the high-pressure accumulator 15 and further via a usable in both directions of flow hydraulic connection line 41 with a solenoid valve 42.
  • the pressure source 14 designed as an electric motor driven pump, which is inserted instead of the check valve 44 in the hydraulic circuit.
  • the suction side of the pump is connected via the hydraulic connecting line 45 and the unpressurized space 19 with the pressure medium container 12 and the discharge side of the pump with the check valve 40 and the hydraulic connecting line 41.
  • the pressure source 14 remote from the discharge check valve 40 is connected via a pressure medium line 39 to input terminals of the first pressure control valve group 6a - 6d, to which the aforementioned high pressure accumulator 15 is connected so that it is charged via the discharge check valve 40 from the pressure source 14 can be.
  • the detection of the pressure held in the high pressure accumulator 15 pressure is a pressure sensor 49.
  • the aforementioned check valve 40 prevents emptying of the high pressure accumulator upon a withdrawal of the pressure This allows adjusting a pressure value below the pressure level of the high-pressure accumulator 15 in the hydraulic connection line 41 by means of the electronically controllable pressure source 14.
  • About a current of said valve assembly (42, 43) or equivalent to this assembly 3/3 way valve can the pressure source 14 via the pressure control valve assembly 26 are connected to the line section 46 so that the pressure source 14 can be directly connected as system pressure to the wheel brakes without the inevitable in the prior art "detour" over the high-pressure accumulator and the energy consuming overcoming unnecessary pressure differences. .
  • a check valve 47 provides a NachsaugInfo of pressure fluid reservoir 12 to the braking system pressure in the line section 46, which allows a Nachsaugen of pressure fluid in a mechanical actuation of the separating piston 55 a, 55 b.
  • the output port of the aforementioned pressure control valve assembly 26, a pressure sensor 48 with a brake system pressure representing the output signal and a second hydraulic control port of the pressure regulating valve assembly 26 are connected to the line section 46.
  • the pressure regulating valve arrangement 26 mentioned above is designed as a 3/3-way valve which acts in the sense of a pressure compensator with oppositely directed directions of action, on the one hand, from the pressure actuated by the driver in the control room 23 and, on the other hand, by the control unit Line section 46 prevailing brake system pressure via two in the drawing right and left arranged hydraulic control connections can be controlled.
  • the pressure regulating valve arrangement 26 illustrated in the drawing as a 3/3-way valve both the slide valve technology and the seat valve technique or a combination of these variants can be used.
  • the aforementioned components 14, 15, 35-38, 26, 39-50 form a hydraulic circuit for the electronically controlled provision of individual wheel brake pressures, in particular in response to a brake force introduced into the system via the brake pedal 1 in the brake-by-wire mode.
  • hydraulic control is not available via the abovementioned pressure regulating valve arrangement 26, reinforced brake pressures are provided, whereas with exhausted high-pressure accumulator 15, only unamplified wheel brake pressures are available.
  • the above-mentioned travel simulator 13 which gives the driver in brake-by-wire mode the usual brake pedal feel, consists of a preferred, but not necessarily binding for the invention embodiment of a simulator piston 53 and two elastic elements 51, 52, the be deformed by a hydraulic displacement of the simulator piston 53.
  • the separating piston devices 5a, 5b each comprise a separating piston 55a, b, which in each case has a first separating piston surface 65a, b and a second separating piston surface 75a, b, and which are biased counter to their actuating direction by a respective compression spring 76a, b.
  • the pressure-related allocation of the separating piston surfaces 65a, b and 75a, b is preferably such that the first separating piston surface 65a, b can be acted upon by the pressure (wheel-individual pressure) set by the pressure regulating valves 6d, 6c, 7d, 7c, while the separating piston surface 75a , b the construction of a hydraulic pressure in the wheel brakes 8 - 11 is used.
  • the separating piston 55 a, b limited pressure chambers 77 a, b are connected by means of shut-off hydraulic connections with pressure fluid reservoirs, which may preferably form a unit, not shown with the pressure fluid reservoir 12, whereby a limited exchange of pressure medium between the otherwise separate hydraulic circuits is made possible.
  • the brake system has, for example, an electrical memory 90 and a voltage converter 91.
  • the simulator piston 53 In the unactuated state of the brake pedal 1, the simulator piston 53 is pressed by the elastic elements 51, 52 to a closer not designated stop, the first piston 2 together with the brake pedal 1 coupled thereto held by a prestressed spring 28 in a rest position, the second piston (retaining piston ) 3 of a prestressed spring 21 at a stop in the housing 20 and the separating piston ben observeden of the said compression springs 76 a, b pressed on the second piston 3.
  • movement of the brake pedal 1 is hydraulically coupled to movement of the simulator piston 53 by hydraulically preventing the second piston 3 from moving by closing the valve 54.
  • the pressure required for deformation of the elastic elements 51, 52 in the travel simulator 13 is detected with the aid of a pressure sensor 29 as well as the path of the first piston 2 coupled to the brake pedal 1 by means of the position detection device 30, 31. From these two detected signals, the represent the brake pedal force and the brake pedal travel, the driver deceleration request is determined in the only schematically illustrated e- electronic control unit 16. From this delay request, a system pressure value is calculated.
  • this calculation consists of a simple multiplication of the pressure value detected by the pressure sensor 29 by a factor which is such that the sum of the pressure forces acting on the separating piston surfaces 65a, b multiplies the force exerted by the brake pedal 1 on the first piston 2 with the gain V (common values are V approximately equal to 4, usually in the range of 3 to 7) of a conventional brake booster. While in the conventional brake booster this connection is determined constructively and thus can not be adapted to the operating situation, a system pressure value deviating from the basic function can be generated here by a possible change of the calculation method at any time.
  • both the so-called Springerfunktion (increase in the system pressure value at low pedal travel) and the brake assist function (increase of the system pressure value at high pedal speed) can be easily realized in the form of a numerical algorithm, while these functions in the It is also possible to specify system pressure values for driver assistance that deviate from the driver's specification, for example for automatic braking to the automatic distance or for collision avoidance, which corresponds to exceeding the driver's specification
  • recuperative braking in which a driver's braking request is wholly or partially realized with the aid of the vehicle drive, so that the system pressure value can be lowered or set to zero.
  • individual wheel brake pressure values are derived from the system pressure value initially provided jointly for all wheel brakes-for example with the aid of ABS, ASR and ESP control algorithms for avoiding blocking and spinning wheels and vehicle spin or vehicle overturning.
  • this pressure can be supplied via the line section 41, the energized valve 42, the unactuated pressure regulating valve arrangement 26, the line section 46, the valves 7a to 7d and the separating piston devices 5a, b in all wheel brakes via electronic control of the pressure source 14 become. If required wheel-individual pressures, however, the hydraulic path from the high-pressure accumulator 15 via the line section 39 to the valves 6a to 6d and from there again via the separating piston devices to the wheel brakes is provided.
  • the restraining piston 3 is held by the system pressure to a stop, not shown in the housing 20, so that the driver upon actuation of the brake pedal 1 a pedal feeling is mediated by the elastic elements 51, 52 of the travel simulator 13th is predetermined.
  • the brake system according to the invention automatically goes into a first fallback mode in which hydraulically amplified driver braking is possible.
  • a pressure is built up in the control room 23, which acts on the non-energized valve 25 as a hydraulic control pressure for the pressure control valve assembly 26.
  • This increases its output pressure in the line section 46 until it has reached a value proportional to the control, whereby the proportionality factor within the pressure regulating valve arrangement 26 is determined constructively.
  • the output pressure value acts as a system pressure value with which all wheel brakes are subjected equally.
  • the retaining piston 3 initially moves away from the stop.
  • the brake system according to the invention automatically goes into a second fallback mode.
  • the retaining piston 3 moves in the drawing to the left.
  • the previously described mechanically actuable control elements 17a, 17b which transmit the movement of the restraining piston 3 to the separating pistons 55a, b.
  • the transmission preferably takes place in such a way that the separating piston paths are equal to the path of the retaining piston 3.
  • the proposed brake system is safer by the majority of automatically responsive fallback modes and four hydrostatic Radbremsnike than all today built in series braking systems, and with the same, if not lower cost of space, weight and number of technically demanding parts such as valves, pistons and seals.
  • As a "brake-by-wire" brake system it fulfills the current requirements for integrated brake force amplification with freely definable characteristic curve, for example with "jumper function”, external controllability and pedal backdriving. freedom from electronic interference with brake pressure control.

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Abstract

The invention relates to a brake system for motor vehicles that can be actuated in a "brake-by-wire" operating mode both by the vehicle driver and independently of the vehicle driver, and that is operated preferably in the "brake-by-wire" operating mode, and that can be operated in a fallback operating mode wherein only operation by the vehicle driver is possible. The brake system comprises a first piston (2) connected to a brake pedal (1) and guided in a second or a retaining piston (3) bounding a retaining chamber (4) in a housing (20). Separating piston devices (5a, b) interacting with the retaining piston (3) are also provided and are connected to the vehicle wheel brakes (8 - 11). In order to achieve a construction of the brake system that can be implemented simply, the invention proposes that the retaining chamber (4) bounded by the second piston (3) is designed as an annular chamber radially encompassing the actuating axis defined by the axes of symmetry of the first and second pistons (2, 3).

Description

Bremsanlage für KraftfahrzeugeBrake system for motor vehicles
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer "Brake-by-Wire" Betriebsart so¬ wohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der "Brake-by-Wire" Be¬ triebsart betrieben wird und in mindestens einer Rückfallbe¬ triebsart betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mitThe present invention relates to a brake system for motor vehicles, which is drivable in a "brake-by-wire" mode so well ¬ by the driver and independent of the driver, preferably in the "brake-by-wire" Be ¬ mode of operation and in at least one Rückfallbe ¬ can be operated mode in which only the operation by the driver is possible, with
a) einem Bremspedal zum Betätigen eines ersten hydrauli¬ schen Kolbens, auf den bei der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrzeugführer eine Betätigungskraft (Pedalkraft) ausgeübt wird und der in einem in einema) a brake pedal for actuating a first hydraulic devices ¬ rule piston) is applied to the when actuating the braking system (by the vehicle operator an operating force of the pedal force and in a in a
Gehäuse einen hydraulischen Rückhalteraum begrenzenden, zweiten hydraulischen (Rückhalte-) Kolben verschiebbar geführt wird,Housing a hydraulic retention space limiting, second hydraulic (retaining) piston is slidably guided,
b) einer Wegerfassungseinrichtung, die den Betätigungsweg des ersten Kolbens erfasst,b) a position detecting device that detects the actuating travel of the first piston,
c) einem Druckmittelvorratsbehälter,c) a pressure medium reservoir,
d) einer hydraulischen Schaltung zur Bremskraftverstärkung, im Wesentlichen mit einer elektrisch steuerbaren, hydraulischen Druckquelle, einem von der Druckquelle aufladbaren Hochdruckspeicher, mit dessen Druck Radbremsen in der "Brake-by-Wire" Betriebsart beaufschlag¬ bar sind, und mit einer Druckregelventilanordnung, e) Elektromagnetventilen zur elektronisch gesteuerten Modifikation des Bremssystemdrucks,d) a hydraulic circuit for brake booster, essentially with an electrically controllable, hydraulic pressure source, a loadable from the pressure source high-pressure accumulator, the pressure of the wheel brakes in the "brake-by-wire" mode act ¬ bar, and with a pressure control valve assembly, e) solenoid valves for electronically controlled modification of brake system pressure,
f) zwischen dem Hochdruckspeicher und den Radbremsen geschalteten, elektrisch steuerbaren Druckregelventilen,f) between the high-pressure accumulator and the wheel brakes connected, electrically controllable pressure control valves,
g) sowie Trennkolbeneinrichtungen, die in der "Brake-by- Wire"- Betriebsart auf einer ersten Trennkolbenfläche mit dem durch die Druckregelventile eingestellten Druck beaufschlagt werden und den von einer zweiten Trennkolbenfläche ausgeübten Druck an die Radbremsen weitergeben,g) as well as separating piston devices, which in the "brake-by-wire" operating mode are acted upon by the pressure set by the pressure regulating valves on a first separating piston surface and transmit the pressure exerted by a second separating piston surface to the wheel brakes,
h) mit dem zweiten Kolben in eine kraftübertragende Verbindung bringbaren Ansteuerungselementen zur mechanischen Ansteuerung der Trennkolbeneinrichtungen sowieh) can be brought with the second piston in a force-transmitting connection actuation elements for the mechanical control of the separating piston devices and
i) einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit.i) an electronic control unit.
Eine derartige Bremsanlage ist z. B. aus der internationalen Patentanmeldung WO 01/72567 Al bekannt. Als nachteilig wird bei dem vorbekannten Bremssystem die Art der mechanischen Ansteuerung der Trennkolbeneinrichtungen durch den zweiten Kolben empfunden, die mittels eines Waagebalkens erfolgt, der seitlich an die Trennkolben angekoppelt ist. Bei einer Kraftübertragung vom zweiten Kolben kommt dieser zur Anlage an dem Waagebalken, so dass die Trennkolbeneinrichtungen in der Betätigungsrichtung im Sinne eines Druckaufbaus in den Radbremsen verschoben werden. Die seitliche Ankopplung des Waagebalkens an die Trennkolben wird als eine vermeidbare Komplikation der konstruktiven Ausführung angesehen. Außerdem ist die Energieeffizienz der vorbekannten Bremsanlage in zwei Punkten verbesserungswürdig. In der bevorzugten "Brake-by-Wire"- Betriebsart werden auch geringere Abbremsungen, die keine hohe Dynamik und keine radindividuelle Anpassung der Radbremsdrücke erfordern, mit einem aus dem Hochdruckspeicher entnommenen Druckmittelvolumen realisiert. Danach muss der Speicher mit einem im Vergleich zur genutzten hydraulischen Energie deutlich größeren Energieaufwand wieder nachgeladen werden. Dies trifft für die Mehrzahl der bei durchschnittlicher Fahrweise auftretenden Bremsungen zu. Daher ist es unter dem Gesichtspunkt des Energieverbrauchs sinnvoll, Druckmittel aus dem Hydrospei- cher nur dann einzusetzen, wenn eine dynamische Bremsung erforderlich ist und bevorzugt Bremsungen direkt mit Hilfe des Drucks der elektrisch steuerbaren Druckquelle durchzuführen.Such a brake system is z. B. from international patent application WO 01/72567 Al known. A disadvantage is felt in the known brake system, the type of mechanical control of the separating piston devices by the second piston, which takes place by means of a balance beam, which is laterally coupled to the separating piston. In a power transmission from the second piston this comes to rest on the balance beam, so that the separating piston devices are moved in the direction of actuation in the sense of a pressure build-up in the wheel brakes. The lateral coupling of the balance beam to the separating piston is considered to be an avoidable complication of the structural design. In addition, the energy efficiency of the prior art brake system in two points in need of improvement. In the preferred brake-by-wire operating mode, even lower decelerations, which do not require high dynamics and no wheel-specific adaptation of the wheel brake pressures, are realized with a pressure fluid volume taken from the high-pressure accumulator. Thereafter, the storage must be recharged with a significantly higher energy expenditure compared to the hydraulic energy used. This applies to the majority of the braking occurring during average driving. Therefore, from the point of view of energy consumption, it makes sense to use pressure medium from the hydraulic accumulator only if dynamic braking is required and preferably to carry out braking directly with the aid of the pressure of the electrically controllable pressure source.
In einer Rückfallbetriebsart, in der keine elektrische Ansteuerung, aber hydraulische Energie in Form von Druck und Druckmittelvolumen im Hydrospeicher verfügbar ist, arbeitet die vorbekannte Bremsanlage (ebenso wie in der Brake-by- Wire"- Betriebsart) als Fremdkraftbremse. Hier erscheint es sinnvoller, auf den Betätigungsenergiebeitrag des Fahrzeugführers durch das Betätigen des Bremspedals nicht zu verzichten, sondern diesen mit zu nutzen. Mithin ist es sinnvoller, dass das hier vorgeschlagene neue Bremssystem in dieser Betriebssituation als Hilfskraftbremse arbeitet. Hierfür muss die Rückhaltung abgeschaltet werden, was im vorbekannten System nicht möglich ist.In a fallback mode in which no electrical control, but hydraulic energy in the form of pressure and pressure medium volume in the hydraulic accumulator is available, the known brake system works (as well as in the brake-by-wire "mode) as a power brake. It is therefore more appropriate that the new brake system proposed here operates as an auxiliary power brake in this operating situation, for which purpose the restraint must be switched off, which is not the case in the previously known system is possible.
Für beide Punkte zur Verbesserung der Energieeffizienz schafft die vorliegende Erfindung die technischen Voraussetzungen .For both points to improve energy efficiency, the present invention provides the technical requirements.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die konstruktiven Voraussetzungen für eine Steigerung der Energieeffizienz zu schaffen und gleichzeitig eine Vereinfachung - A -It is therefore an object of the present invention to provide the design conditions for an increase in energy efficiency and at the same time a simplification - A -
des Aufbaus der Bremsanlage der eingangs genannten Gattung zu erreichen bzw. eine Bremsanlage vorzuschlagen, bei der insbesondere im Bereich der Kraftübertragung zwischen dem zweiten Kolben und den Trennkolbeneinrichtungen eine wesentliche Konstruktionsvereinfachung und Funktionsverbesserung erreicht wird.to achieve the construction of the brake system of the type mentioned or to propose a brake system, in particular in the field of power transmission between the second piston and the separating piston devices a significant design simplification and improved functionality is achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der vom zweiten Kolben begrenzte Rückhalteraum als ein Ringraum ausgebildet ist, der die durch die Symmetrieachsen des ersten und zweiten Kolbens definierte Betätigungsachse radial umgreift .This object is achieved in that limited by the second piston retaining space is formed as an annular space which engages around the defined by the symmetry axes of the first and second piston actuating axis radially.
Bevorzugt taucht die in Betätigungsrichtung weisende Stirnfläche des zweiten Kolbens in einen im Gehäuse ausgebildeten drucklosen Raum ein, wobei der drucklose Raum besonders bevorzugt Abschnitte der Ansteuerungselemente aufnimmt, die die mechanische Kraftübertragung vom zweiten Kolben zu den Trennkolbeneinrichtungen ermöglichen .Preferably, the end face of the second piston pointing in the direction of actuation plunges into an unpressurized space formed in the housing, wherein the non-pressurized space particularly preferably accommodates sections of the actuation elements which enable the mechanical transmission of force from the second piston to the isolating piston devices.
Bevorzugt ist in dem drucklosen Raum eine Rückstellfeder zum Vorspannen des zweiten Kolbens entgegen der Betätigungsrichtung angeordnet.Preferably, a return spring for biasing the second piston is arranged opposite to the actuating direction in the non-pressurized space.
Vorteilhafterweise sind die Ansteuerungselemente als runde, im Gehäuse abgedichtet und parallel zur Betätigungsachse geführte Stäbe ausgebildet.Advantageously, the control elements are designed as round, sealed in the housing and guided parallel to the actuating axis rods.
Bevorzugt sind die Ansteuerungselemente in eine kraftübertragende Verbindung mit dem zweiten Kolben bringbar. Des Weiteren sind zwischen dem zweiten Kolben und den Ansteue- rungselementen Dämpfungsmittel vorgesehen. Die Ansteuerungselemente sind bevorzugt entgegen der Betätigungsrichtung mit den Radbremsdrücken beaufschlagt, durch deren Wirkung sie in Anlage am zweiten Kolben gehalten werden .Preferably, the control elements can be brought into a force-transmitting connection with the second piston. Furthermore, damping means are provided between the second piston and the actuation elements. The control elements are preferably acted counter to the direction of actuation with the wheel brake, by their action they are held in contact with the second piston.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung begrenzt der erste Kolben im zweiten Kolben einen hydraulischen Nachlaufräum, der als den ersten Kolben radial umgreifender Ringraum ausgebildet ist.According to one embodiment of the invention, the first piston in the second piston limits a hydraulic Nachlaufräum, which is designed as the first piston radially encompassing annular space.
Dabei ist der Nachlaufraum bevorzugt an den Druckmittelvorratsbehälter angeschlossen.In this case, the follow-up space is preferably connected to the pressure medium reservoir.
Bevorzugt ist der Nachlaufraum an den drucklosen Raum und damit indirekt an den Druckmittelvorratsbehälter angeschlossen .Preferably, the follow-up space is connected to the non-pressurized space and thus indirectly to the pressure medium reservoir.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind an dem dem Bremspedal zugewandten Ende des zweiten Kolbens zwei Dichtungen nebeneinander angeordnet, die eine Ringkammer begrenzen, wobei die erste Dichtung die Ringkammer gegenüber dem Rückhalteraum abdichtet und die zweite Dichtung die Ringkammer gegenüber der Atmosphäre abdichtet.According to one embodiment of the invention, two seals are adjacent to each other at the end facing the brake pedal of the second piston defining an annular chamber, wherein the first seal seals the annular chamber relative to the retention space and the second seal seals the annular chamber from the atmosphere.
Vorteilhafterweise ist die Ringkammer an den Nachlaufraum angeschlossen .Advantageously, the annular chamber is connected to the follow-up space.
Der erste Kolben begrenzt nach einer Weiterbildung der Erfindung im zweiten Kolben einen Ansteuerraum, in welchem er einen über eine Bremspedalkraft steuerbaren hydraulischen Ansteuerdruck aufbauen kann. Bevorzugt wird der Ansteuerdruck durch einen den zweiten Kolben in radialer Richtung durchdringenden Verbindungskanal in das Gehäuse geleitet.According to a development of the invention, the first piston in the second piston limits a control room, in which it can build up a hydraulic control pressure that can be controlled via a brake pedal force. Preferably, the drive pressure is passed through a connection channel penetrating the second piston in the radial direction into the housing.
Ebenso ist es bevorzugt, dass der Ansteuerdruck von einem gehäusefest angeordneten Drucksensor als ein die Bremspedalbetätigungskraft repräsentierendes Signal erfasst wird.It is likewise preferred that the triggering pressure is detected by a pressure sensor arranged fixed to the housing as a signal representing the brake pedal actuating force.
Der Ansteuerdruck dient vorteilhafterweise einer hydraulischen Ansteuerung der Druckregelventilanordnung.The control pressure is advantageously a hydraulic control of the pressure control valve assembly.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Druckregelventilanordnung als hydraulisch angesteuertes 3/3-Wegeventil ausgebildet .According to one embodiment of the invention, the pressure control valve assembly is designed as a hydraulically controlled 3/3-way valve.
Bevorzugt ist eine Ventilanordnung vorgesehen, die es erlaubt, auf den hydraulischen Steueranschluss der Druckregelventilanordnung entweder den Ansteuerdruck oder den Druck des Druckmittelvorratsbehälters aufzuschalten .Preferably, a valve arrangement is provided, which allows aufzuschalten either the control pressure or the pressure of the pressure medium reservoir to the hydraulic control port of the pressure control valve assembly.
Ebenso ist es bevorzugt, dass eine weitere Ventilanordnung vorgesehen ist, die es erlaubt, die hydraulische Verbindung der Druckregelventilanordnung zum Druckmittelvorratsbehälter zu trennen und stattdessen den von der steuerbaren Druckquelle abgegebenen Druck aufzuschalten .Likewise, it is preferred that a further valve arrangement is provided, which allows to separate the hydraulic connection of the pressure regulating valve arrangement to the pressure medium reservoir and instead turn on the output from the controllable pressure source pressure.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Wegerfassungseinrichtung als eine berührungslose Wegerfassungseinrichtung ausgebildet, die mit einem an den ersten Kolben angekoppelten Positionsgeber zusammen wirkt.According to one embodiment of the invention, the path detection device is designed as a contactless path detection device which cooperates with a coupled to the first piston position sensor.
Besonders bevorzugt ist der Positionsgeber durch einen Permanentmagneten gebildet, der am ersten Kolben mittels eines Auslegers angebunden ist, der sich durch einen im zweiten Kolben ausgebildeten drucklosen Kanal hindurch erstreckt, der parallel zur Betätigungsachse verläuft.Particularly preferably, the position sensor is formed by a permanent magnet which is connected to the first piston by means of a cantilever, which extends through one in the second Piston formed pressure-free channel extending therethrough, which is parallel to the actuating axis.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bremsanlage ist ein hydraulisch betätigbarer Wegsimulator vorgesehen, der in der Betriebsart „Brake-by-wire" dem Fahrzeugführer das gewohnte Pedalgefühl vermittelt.According to one embodiment of the brake system according to the invention, a hydraulically actuated travel simulator is provided, which gives the vehicle driver the usual pedal feel in the "brake-by-wire" mode.
Der Wegsimulator ist bevorzugt über eine hydraulische Leitung mit dem Ansteuerraum verbunden, die mittels eines vorzugsweise elektromagnetisch betätigbaren Trennventils absperrbar ist.The travel simulator is preferably connected via a hydraulic line to the control room, which can be shut off by means of a preferably electromagnetically actuated isolation valve.
Ebenso ist es bevorzugt, dass der Wegsimulator außerhalb des zweiten Kolbens angeordnet ist.It is likewise preferred that the travel simulator is arranged outside the second piston.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Bremsanlage ist die Druckquelle durch einen elektrohydraulischen Aktuator gebildet .According to a preferred embodiment of the brake system, the pressure source is formed by an electro-hydraulic actuator.
Vorteilhafterweise weist der elektrohydraulische Aktuator einen durch einen Elektromotor angetriebenen Aktuatorkolben auf, wobei der Verfahrweg des elektrohydraulischen Aktuator- kolbens besonders bevorzugt mittels eines Wegsensors erfasst wird.Advantageously, the electrohydraulic actuator has an actuator piston driven by an electric motor, wherein the travel path of the electrohydraulic actuator piston is particularly preferably detected by means of a displacement sensor.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Bremsanlage ist die Druckquelle durch eine elektromotorisch angetriebene Pumpe gebildet.According to another preferred embodiment of the brake system, the pressure source is formed by an electric motor driven pump.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Further advantageous developments of the subject invention are listed in the dependent claims.
In der folgenden Beschreibung wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende schematische Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur den Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanlage.In the following description, the present invention will be described explained with reference to the accompanying schematic drawing of an embodiment. In the drawing, the single figure shows the structure of an embodiment of the brake system according to the invention.
Die in der Figur lediglich schematisch dargestellte Bremsanlage weist im Wesentlichen einen mittels eines Bremspedals 1 betätigbaren ersten hydraulischen Kolben 2 auf, der in einem zweiten hydraulischen Kolben 3 größeren Durchmessers verschiebbar geführt ist, der auch als Rückhaltekolben bezeichnet wird und dessen Ringfläche 82 in einem Gehäuse 20 einen hydraulischen Rückhalteraum 4 begrenzt, der den Rückhaltekolben 3 radial umgreift. Die erfindungsgemäße Bremsanlage weist weiterhin dem Rückhaltekolben 3 wirkungsmäßig nachgeschaltete Trennkolbeneinrichtungen 5a-d auf, denen elektrisch steuerbare Druckregelventile 6a-d, 7a-d vorgeschaltet sind und an die Fahrzeugbremsen 8 - 11 angeschlossen sind, einen Druckmittelvorratsbehälter 12, einen Wegsimulator 13, eine hydraulische Druckquelle 14, einen Hochdruckspeicher 15, sowie eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 16 auf. Dabei ist vorzugsweise jeder Radbremse 8 - 11 eine Trennkolbeneinrichtung 5a - 5d zugeordnet. Eine Kraftübertragung zwischen dem Rückhaltekolben 3 und den Trennkolbeneinrichtungen 5a, 5b erfolgt mittels mechanischer Ansteue- rungselemente 17a-d, die als Kraftübertragungsstäbe ausgebildet sind und die sich unter Zwischenschaltung von Dämpfungselementen 22a-d am Rückhaltekolben 3 abstützen. Die mechanischen Ansteuerungselemente 17a-d erstrecken sich dabei vorzugsweise durch einen drucklosen Raum 19, der an den Druckmittelvorratsbehälter 12 angeschlossen ist und der eine Rückstellfeder 21 aufnimmt, die den Rückhaltekolben 3 entgegen der Betätigungsrichtung vorspannt. Zur Abdichtung der Ansteuerungselemente 17a-d im Gehäuse 20 sind Dichtungen vorgesehen, die mit den Bezugzeichen 18a-d versehen sind. Wie der einzigen Figur weiter zu entnehmen ist, begrenzt der erste Kolben 2 im zweiten bzw. Rückhaltekolben 3 einen hydraulischen Ansteuerraum 23, der einerseits unter Zwischenschaltung eines elektromagnetisch betätigbaren 2/2- Wegeventils bzw. Sperrventils 24 mit dem Wegsimulator 13 und andererseits über ein stromlos offenes (SO-) 2/2-Wegeventil 25 mit einem hydraulischen Ansteueranschluss einer Druckregelventilanordnung 26 verbunden ist, die im nachfolgenden Text näher erläutert wird. Der erwähnte Ansteueranschluss ist unter Zwischenschaltung eines stromlos geschlossenen (SG-) 2/2-Wegeventils 27 über den drucklosen Raum 19 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 12 verbindbar. Der hydraulische Ansteuerraum 23 nimmt eine zweite Rückstellfeder 28 auf, die der Vorspannung des ersten Kolbens 2 entgegen der Betätigungsrichtung und der Rückstellung des mit dem ersten Kolben 2 gekoppelten Bremspedals 1 dient.The brake system shown only schematically in the figure essentially has a first hydraulic piston 2 which can be actuated by means of a brake pedal 1 and which is displaceably guided in a second hydraulic piston 3 of larger diameter, which is also referred to as a retaining piston, and its annular surface 82 in a housing 20 a hydraulic retention space 4 bounded, which surrounds the retaining piston 3 radially. The brake system according to the invention further comprises the retaining piston 3 operatively downstream separating piston devices 5a-d, which electrically upstream pressure control valves 6a-d, 7a-d are connected and connected to the vehicle brakes 8-11, a pressure fluid reservoir 12, a travel simulator 13, a hydraulic pressure source 14, a high-pressure accumulator 15, and an electronic control and regulation unit 16. In this case, each wheel brake 8-11 is preferably assigned a separating piston device 5a-5d. A force transmission between the retaining piston 3 and the separating piston devices 5a, 5b takes place by means of mechanical control elements 17a-d which are designed as force transmission rods and which are supported on the retaining piston 3 with the interposition of damping elements 22a-d. The mechanical control elements 17a-d preferably extend through an unpressurized space 19, which is connected to the pressure medium reservoir 12 and receives a return spring 21 which biases the retaining piston 3 against the actuation direction. To seal the control elements 17a-d in the housing 20 seals are provided, which are provided with the reference numeral 18a-d. As the single FIGURE further shows, the first piston 2 in the second or restraining piston 3 delimits a hydraulic control space 23 which, on the one hand, interposes an electromagnetically operable 2/2-way valve or check valve 24 with the travel simulator 13 and, on the other hand, via a currentless open (SO) 2/2-way valve 25 is connected to a hydraulic control port of a pressure control valve assembly 26, which will be explained in more detail in the following text. The aforementioned drive connection can be connected via the pressureless space 19 to the pressure medium reservoir 12 with the interposition of a normally closed (SG) 2/2-way valve 27. The hydraulic drive chamber 23 receives a second return spring 28 which serves to bias the first piston 2 against the actuation direction and the return of the brake pedal 1 coupled to the first piston 2.
Der im Ansteuerraum 23 eingesteuerte Druck wird mittels eines Drucksensors 29 erfasst, und der Betätigungsweg des ersten Kolbens 2 wird mittels einer berührungslos arbeitenden Wegerfassungseinrichtung 30 erfasst, die mit einem am ersten Kolben 2 angekoppelten Permanentmagneten 31 zusammenwirkt. Zur Ankoppelung des Permanentmagneten 31 an den ersten Kolben 2 ist ein Ausleger 32 vorgesehen, der in einem im zweiten Kolben 4 ausgebildeten Druckmittelkanal 33 verläuft, der einen im zweiten Kolben 3 durch den ersten Kolben 2 begrenzten Nachlaufräum 34 mit dem drucklosen Raum 19 verbindet. Außerdem sind an dem dem Bremspedal 1 zugewandten Ende des zweiten Kolbens 3 zwei Dichtungen 78, 79 nebeneinander angeordnet, die eine Ringkammer 80 begrenzen. Die erste Dichtung 78 dichtet die Ringkammer 80 gegenüber dem Rückhalteraum 4 ab, während die zweite Dichtung 79 die Ringkammer 80 gegenüber der Atmosphäre abdichtet. Ein im Rückhaltekolben 3 ausgebildeter Druckmittelkanal 81 verbindet die Ringkammer 80 mit dem Nachlaufräum 34. Damit wird erreicht, dass die Druck tragende Dichtung 78 von beiden Seiten mit Druckmittel benetzt ist und die zur Umgebung hin abdichtende Dichtung 79 keinem Differenzdruck ausgesetzt ist.The pressure controlled in the control room 23 pressure is detected by a pressure sensor 29, and the actuation path of the first piston 2 is detected by means of a non-contact position sensing device 30 which cooperates with a coupled to the first piston 2 permanent magnet 31. For coupling the permanent magnet 31 to the first piston 2, a boom 32 is provided which extends in a formed in the second piston 4 pressure medium passage 33 which connects a limited in the second piston 3 by the first piston 2 Nachlaufräum 34 with the unpressurized space 19. In addition, at the brake pedal 1 facing the end of the second piston 3, two seals 78, 79 arranged side by side, which limit an annular chamber 80. The first seal 78 seals the annular chamber 80 from the retention space 4, while the second seal 79 seals the annular chamber 80 from the atmosphere. A formed in the retaining piston 3 pressure fluid channel 81 connects the annular chamber 80th This ensures that the pressure-bearing seal 78 is wetted from both sides with pressure medium and the sealing gasket 79 is exposed to the environment no differential pressure.
Jeder Radbremse ist eine Druckregelventilbaugruppe zugeordnet - entweder wie dargestellt, aufgebaut aus zwei 2/2- Wegeventilen oder alternativ als ein 3/3-Wegeventil . Entscheidend ist, dass jede radindividuelle Druckregelbaugruppe drei hydraulische Anschlüsse besitzt. Einen stromlos geschlossenen „Hochdruckanschluss", einen Ausgangsanschluss und einen „Niederdruckanschluss" . Die Hochdruckanschlüsse sind gemeinsam an den Hochdruckspeicher angeschlossen. Die Ausgangsanschlüsse sind einzeln an die Trennkolbeneinrichtungen 5a-d und die Niederdruckanschlüsse sind gemeinsam an den Leitungsabschnitt 46 angeschlossen, der mit einem Bremssystemdruck beaufschlagbar und im dargestellten Ruhezustand des Bremssystems über die Druckregelventilanordnung 26, das stromlos offene Ventil 43 und den drucklosen Raum 19 an den ebenfalls drucklosen Druckmittelvorratsbehälter 12 angeschlossen ist.Each wheel brake is associated with a pressure control valve assembly - either as shown, constructed from two 2/2-way valves or alternatively as a 3/3-way valve. It is crucial that each wheel-specific pressure control assembly has three hydraulic connections. A normally closed "high pressure port", an outlet port and a "low pressure port". The high pressure connections are connected together to the high pressure accumulator. The output connections are individually to the separating piston devices 5a-d and the low-pressure connections are connected in common to the line section 46, which can be acted upon by a brake system pressure and in the illustrated rest state of the brake system via the pressure control valve assembly 26, the normally open valve 43 and the unpressurized space 19 to the also unpressurized pressure fluid reservoir 12 is connected.
Das erwähnte stromlos offene (SO-) 2/2-Wegeventil 43 bildet zusammen mit einem stromlos geschlossenen (SG-) 2/2- Wegeventil 42 eine Ventilbaugruppe mit drei hydraulischen Anschlüssen: einem mit dem drucklosen Raum 19 oder dem Druckmittelvorratsbehälter 12 verbundenen Niederdruckan- schluss, einem mit einem Niederdruckanschluss der Druckregelventilanordnung 26 verbundenen Arbeitsanschluss und einem Hochdruckanschluss, der mit einem hydraulischen Leitungsabschnitt 41 verbunden ist, über den - wie später ausführlicher erläutert wird - ein hydraulischer Druck eingespeist werden kann. Alternativ zu der vom SO-SG 2/2 Ventilpaar 43, 42 gebildeten Ventilbaugruppe mit drei Anschlüssen kann ein einzelnes 3/3-Wegeventil eingesetzt werden.The aforementioned normally open (SO) 2/2-way valve 43, together with a normally closed (SG) 2/2-way valve 42, a valve assembly with three hydraulic connections: a connected to the unpressurized space 19 or the pressure medium reservoir 12 Niederdruckan- conclusion, connected to a low pressure port of the pressure regulating valve assembly 26 working port and a high pressure port which is connected to a hydraulic line section 41, via which - as will be explained in more detail - a hydraulic pressure can be fed. As an alternative to the SO-SG 2/2 valve pair 43, 42 formed valve assembly with three terminals can single 3/3-way valve can be used.
Weiterhin ist in der Zeichnung erkennbar, dass die vorhin erwähnte Druckquelle 14 als ein elektrohydraulischer Aktua- tor ausgebildet ist, dessen Kolben 36 mittels eines schematisch angedeuteten Elektromotors 35 über ein Rotations- Translations-Getriebe betätigbar ist. Dabei wird der vom Kolben 36 zurück gelegte Weg durch einen Wegsensor überwacht, der das Bezugszeichen 37 trägt. Der vom Kolben 36 begrenzte Druckraum 38 ist über ein Ansaug-Rückschlagventil 44, die hydraulische Verbindungsleitung 45 und den drucklosen Raum 19 mit dem Druckmittelbehälter 12 sowie über ein Ausstoß-Rückschlagventil 40 mit dem Hochdruckspeicher 15 verbunden und weiterhin über eine in beiden Durchflussrichtungen verwendbare hydraulische Verbindungsleitung 41 mit einem Elektromagnetventil 42. Alternativ zum Einsatz eines elektrohydraulischen Aktuators ist in einer anderen, nicht dargestellten Ausgestaltung der Erfindung die Druckquelle 14 als eine elektromotorisch angetrieben Pumpe ausgeführt, die anstelle des Rückschlagventils 44 in die hydraulische Schaltung eingefügt wird. Die Saugseite der Pumpe ist dabei über die hydraulische Verbindungsleitung 45 und den drucklosen Raum 19 mit dem Druckmittelbehälter 12 und die Ausstoßseite der Pumpe mit dem Rückschlagventil 40 und der hydraulischen Verbindungsleitung 41 verbunden. Die der Druckquelle 14 abgewandte Seite des Ausstoß-Rückschlagventils 40 ist über eine Druckmittelleitung 39 mit Eingangsanschlüssen der ersten Druckregelventilgruppe 6a - 6d verbunden, an die der vorhin erwähnte Hochdruckspeicher 15 angeschlossen ist, so dass er über das Ausstoß-Rückschlagventil 40 von der Druckquelle 14 aufgeladen werden kann. Der Erfassung des im Hochdruckspeicher 15 bereit gehaltenen Druckes dient ein Drucksensor 49. Das bereits erwähnte Rückschlagventil 40 verhindert ein Entleeren des Hochdruckspeichers bei einer Rücknahme des Drucks der Druckquelle 14. Dies ermöglicht ein Einregeln eines Druckwerts unterhalb des Druckniveaus des Hochdruckspeichers 15 in der hydraulischen Verbindungsleitung 41 mittels der elektronisch steuerbaren Druckquelle 14. Über ein Bestromen der erwähnten Ventilbaugruppe (42, 43) oder eines zu dieser Baugruppe äquivalenten 3/3 Wegeventils kann die Druckquelle 14 über die Druckregelventilanordnung 26 mit dem Leitungsabschnitt 46 verbunden werden so dass die Druckquelle 14 ohne den im Stand der Technik unumgänglichen „Umweg" über den Hochdruckspeicher und das damit verbundene Energie verzehrende Überwinden unnötiger Druckdifferenzen direkt als Systemdruck zu den Radbremsen durchgeschaltet werden kann.,Furthermore, it can be seen in the drawing that the previously mentioned pressure source 14 is formed as an electro-hydraulic actuator whose piston 36 can be actuated by means of a schematically indicated electric motor 35 via a rotational-translation gear. In this case, the distance traveled by the piston 36 path is monitored by a displacement sensor bearing the reference numeral 37. The limited by the piston 36 pressure chamber 38 is connected via a suction check valve 44, the hydraulic connecting line 45 and the unpressurized space 19 with the pressure fluid container 12 and a discharge check valve 40 to the high-pressure accumulator 15 and further via a usable in both directions of flow hydraulic connection line 41 with a solenoid valve 42. As an alternative to the use of an electro-hydraulic actuator is in another, not shown embodiment of the invention, the pressure source 14 designed as an electric motor driven pump, which is inserted instead of the check valve 44 in the hydraulic circuit. The suction side of the pump is connected via the hydraulic connecting line 45 and the unpressurized space 19 with the pressure medium container 12 and the discharge side of the pump with the check valve 40 and the hydraulic connecting line 41. The pressure source 14 remote from the discharge check valve 40 is connected via a pressure medium line 39 to input terminals of the first pressure control valve group 6a - 6d, to which the aforementioned high pressure accumulator 15 is connected so that it is charged via the discharge check valve 40 from the pressure source 14 can be. The detection of the pressure held in the high pressure accumulator 15 pressure is a pressure sensor 49. The aforementioned check valve 40 prevents emptying of the high pressure accumulator upon a withdrawal of the pressure This allows adjusting a pressure value below the pressure level of the high-pressure accumulator 15 in the hydraulic connection line 41 by means of the electronically controllable pressure source 14. About a current of said valve assembly (42, 43) or equivalent to this assembly 3/3 way valve can the pressure source 14 via the pressure control valve assembly 26 are connected to the line section 46 so that the pressure source 14 can be directly connected as system pressure to the wheel brakes without the inevitable in the prior art "detour" over the high-pressure accumulator and the energy consuming overcoming unnecessary pressure differences. .
In den vergleichsweise seltenen Bremssituationen, in denen eine besonders hohe Dynamik des Bremsdruckaufbaus und/oder radindividuell unterschiedliche Bremsdrücke benötigt werden, kann zusätzlich zu dem bereits dargelegten, Stellenergie sparenden direkten Aufbau eines Systembremsdrucks über die Druckregelventile 6a-d unter hohem Druck stehendes Druckmittel abgerufen werden, was einem indirekten Druckaufbau entspricht, weil zuvor der Hochdruckspeicher mittels der Druckquelle 14 aufgeladen werden musste.In the comparatively rare braking situations in which a particularly high dynamics of the brake pressure build-up and / or different brake pressures are required, in addition to the already described, job-saving direct construction of a system brake pressure via the pressure control valves 6a-d under high pressure pressure medium can be retrieved, which corresponds to an indirect pressure build-up, because previously the high-pressure accumulator had to be charged by means of the pressure source 14.
Zum Nachsaugen von Druckmittel durch die steuerbare elektrische Druckquelle 14 aus dem Druckmittelvorratsbehälter 12 dient eine direkte hydraulische Verbindungsleitung 45 vom Druckmittelvorratsbehälter 12 beziehungsweise dem daran angeschlossenen drucklosen Raum 19For sucking in pressure medium by the controllable electric pressure source 14 from the pressure fluid reservoir 12 is a direct hydraulic connection line 45 from the pressure fluid reservoir 12 and the unpressurized space 19 connected thereto
Ein Rückschlagventil 47 stellt eine Nachsaugverbindung von Druckmittelvorratsbehälter 12 zum Bremssystemdruck im Leitungsabschnitt 46 her, die ein Nachsaugen von Druckmittel bei einer mechanischen Ansteuerung der Trennkolben 55a, 55b ermöglicht . Außerdem sind an den Leitungsabschnitt 46 das bereits erwähnte, zum Druckmittelvorratsbehälter 12 schließende Rückschlagventil 47, der Ausgangsanschluss der vorhin erwähnten Druckregelventilanordnung 26, ein Drucksensor 48 mit einem den Bremssystemdruck repräsentierenden Ausgangssignal sowie ein zweiter hydraulischer Ansteueranschluss der Druckregelventilanordnung 26 angeschlossen.A check valve 47 provides a Nachsaugverbindung of pressure fluid reservoir 12 to the braking system pressure in the line section 46, which allows a Nachsaugen of pressure fluid in a mechanical actuation of the separating piston 55 a, 55 b. In addition, the already mentioned, for pressure fluid reservoir 12 closing check valve 47, the output port of the aforementioned pressure control valve assembly 26, a pressure sensor 48 with a brake system pressure representing the output signal and a second hydraulic control port of the pressure regulating valve assembly 26 are connected to the line section 46.
Wie der Fachmann der Zeichnung ohne weiteres entnehmen kann, ist die vorhin mehrfach erwähnte Druckregelventilanordnung 26 als ein 3/3-Wegeventil ausgebildet, das im Sinne einer Druckwaage mit entgegen gesetzten Wirkrichtungen einerseits von dem vom Fahrer im Ansteuerraum 23 eingesteuerten Druck und andererseits von dem im Leitungsabschnitt 46 herrschenden Bremssystemdruck über zwei in der Zeichnung rechts und links angeordnete hydraulische Steueranschlüsse ansteuerbar ist. Zur Realisierung der in der Zeichnung als 3/3- Wegeventil dargestellten Druckregelventilanordnung 26 kann sowohl die Schieberventiltechnik als auch die Sitzventiltechnik oder eine Kombination dieser Varianten eingesetzt werden. Ausdrücklich sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass es zwischen den figürlich dargestellten Schaltstellungen der Druckregelventilanordnung 26 mit wechselnden hydraulischen Durchgängen und Verschlüssen kontinuierliche Übergangszustände gibt, die bei entsprechender Ansteuerung im regelungstechnischen Sinne stabil angefahren werden können. Das dargestellte 3/3-Wegeventil ist demnach als Analogventil ausgeführt und nicht als Schaltventil mit instabilen Übergangszuständen . Wenn im nachfolgenden Text dennoch von Schaltstellungen die Rede ist, dann ist damit jeweils ein Ansteuerungs- oder Betätigungszustand der Druckregelventilanordnung 26 gemeint, der obwohl kontinuierlich variierbar einer der figürlich dargestellten Ventilstellungen nahe kommt oder ihr zugeordnet werden kann. Neben den bereits er- wähnten Steueranschlüssen besitzt das 3/3-Wegeventil einen Hochdruckanschluss P, einen Niederdruckanschluss T und einen Arbeitsanschluss A. In der ersten, in der Zeichnung dargestellten Schaltstellung ist sein Arbeitsanschluss (A) über seinen Niederdruckanschluss (T) mit dem Mittelabgriff der beiden 2/2-Wegeventile 42, 43 verbunden, während sein Hochdruckanschluss (P), der über einen weiteren Leitungsabschnitt 50 an die Druckmittelleitung 39 und somit an die Eingangsanschlüsse der ersten Druckregelventilgruppe 6a - 6d angeschlossen ist, gesperrt bleibt. In der zweiten Schaltstellung des 3/3-Wegeventils 26 bleiben alle drei Anschlüsse (P, T, A) gesperrt, während in der dritten Schalstellung der Arbeitsanschluss (A) mit dem Hochdruckanschluss (P) verbunden ist. Die vorhin genannten Komponenten 14, 15, 35 - 38, 26, 39 - 50 bilden eine hydraulische Schaltung zur elektronisch kontrollierten Bereitstellung individueller Radbremsdrücke, insbesondere als Reaktion auf eine über das Bremspedal 1 in das System eingeleitete Bremskraft im „Brake-by- Wire" Modus als Normalbetriebsart. Zusätzlich werden bei nicht verfügbarer elektronischer Ansteuerung rein hydraulisch über die erwähnte Druckregelventilanordnung 26 verstärkte Bremsdrücke bereitgestellt, während bei erschöpftem Hochdruckspeicher 15 lediglich unverstärkte Radbremsdrücke zur Verfügung stehen.As one skilled in the art can readily deduce, the pressure regulating valve arrangement 26 mentioned above is designed as a 3/3-way valve which acts in the sense of a pressure compensator with oppositely directed directions of action, on the one hand, from the pressure actuated by the driver in the control room 23 and, on the other hand, by the control unit Line section 46 prevailing brake system pressure via two in the drawing right and left arranged hydraulic control connections can be controlled. To realize the pressure regulating valve arrangement 26 illustrated in the drawing as a 3/3-way valve, both the slide valve technology and the seat valve technique or a combination of these variants can be used. It should be expressly pointed out that between the figuratively illustrated switching positions of the pressure regulating valve assembly 26 with changing hydraulic passages and closures continuous transition states exist, which can be stably approached with appropriate control in terms of control technology. The illustrated 3/3-way valve is therefore designed as an analog valve and not as a switching valve with unstable transition states. If in the text below nevertheless switching positions is mentioned, then it is meant each a Ansteuerungs- or actuation state of the pressure control valve assembly 26, although continuously variable one of the valve positions shown figuratively comes close or can be assigned. In addition to the already In the first, shown in the drawing switching position is its working port (A) via its low pressure port (T) with the center tap of the two 2/2 -Wegeventile 42, 43, while its high pressure port (P), which is connected via a further line section 50 to the pressure medium line 39 and thus to the input terminals of the first pressure control valve group 6a - 6d remains locked. In the second switching position of the 3/3-way valve 26, all three connections (P, T, A) remain blocked while in the third switching position the working connection (A) is connected to the high-pressure connection (P). The aforementioned components 14, 15, 35-38, 26, 39-50 form a hydraulic circuit for the electronically controlled provision of individual wheel brake pressures, in particular in response to a brake force introduced into the system via the brake pedal 1 in the brake-by-wire mode. In addition, when hydraulic control is not available via the abovementioned pressure regulating valve arrangement 26, reinforced brake pressures are provided, whereas with exhausted high-pressure accumulator 15, only unamplified wheel brake pressures are available.
Der vorhin erwähnte Wegsimulator 13, der dem Fahrer im Bra- ke-by-Wire-Modus das gewohnte Bremspedalgefühl vermittelt, besteht in einer bevorzugten, für die Erfindung aber nicht notwendigerweise verbindlichen Ausgestaltung aus einem Simulatorkolben 53 sowie zwei elastischen Elementen 51, 52, die durch ein hydraulisches Verschieben des Simulatorkolbens 53 deformiert werden.The above-mentioned travel simulator 13, which gives the driver in brake-by-wire mode the usual brake pedal feel, consists of a preferred, but not necessarily binding for the invention embodiment of a simulator piston 53 and two elastic elements 51, 52, the be deformed by a hydraulic displacement of the simulator piston 53.
Zur besseren Übersicht sind nur die ersten beiden Trennkol- beneinrichtungen 5a und 5b dargestellt und ausführlich beschrieben. Die Trennkolbeneinrichtungen 5a, 5b umfassen jeweils einen Trennkolben 55a, b, der jeweils eine erste Trennkolbenfläche 65a, b sowie eine zweite Trennkolbenfläche 75a, b aufweist, und die entgegen ihrer Betätigungsrichtung durch jeweils eine Druckfeder 76a, b vorgespannt sind. Die druckmäßige Zuordnung der Trennkolbenflächen 65a, b sowie 75a, b ist dabei vorzugsweise derart getroffen, dass die erste Trennkolbenfläche 65a, b mit dem von den Druckregelventilen 6d, 6c, 7d, 7c eingestellten Druck (radindividueller Druck) beaufschlagbar ist, während die Trennkolbenfläche 75a, b dem Aufbau eines hydraulischen Druckes in den Radbremsen 8 - 11 dient. Von den Trennkolben 55a, b begrenzte Druckräume 77a, b sind mittels absperrbarer hydraulischer Verbindungen mit Druckmittelvorratsbehältern verbindbar, die vorzugsweise mit dem Druckmittelvorratsbehälter 12 eine nicht dargestellte Einheit bilden können, wodurch ein begrenzter Austausch von Druckmittel zwischen den ansonsten getrennten hydraulischen Kreisen ermöglicht wird.For a better overview, only the first two separating col- beneinrichtungen 5a and 5b shown and described in detail. The separating piston devices 5a, 5b each comprise a separating piston 55a, b, which in each case has a first separating piston surface 65a, b and a second separating piston surface 75a, b, and which are biased counter to their actuating direction by a respective compression spring 76a, b. The pressure-related allocation of the separating piston surfaces 65a, b and 75a, b is preferably such that the first separating piston surface 65a, b can be acted upon by the pressure (wheel-individual pressure) set by the pressure regulating valves 6d, 6c, 7d, 7c, while the separating piston surface 75a , b the construction of a hydraulic pressure in the wheel brakes 8 - 11 is used. From the separating piston 55 a, b limited pressure chambers 77 a, b are connected by means of shut-off hydraulic connections with pressure fluid reservoirs, which may preferably form a unit, not shown with the pressure fluid reservoir 12, whereby a limited exchange of pressure medium between the otherwise separate hydraulic circuits is made possible.
Die Bremsanlage weist beispielsgemäß einen elektrischen Speicher 90 sowie einen Spannungswandler 91 auf.The brake system has, for example, an electrical memory 90 and a voltage converter 91.
Im nachfolgenden Text wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage an dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläutert.In the following text, the operation of the brake system according to the invention will be explained in more detail on the embodiment shown in FIG.
Im unbetätigten Zustand des Bremspedals 1 wird der Simulatorkolben 53 über die elastischen Elemente 51, 52 an einen näher nicht bezeichneten Anschlag gedrückt, der erste Kolben 2 mitsamt dem daran angekoppelten Bremspedal 1 von einer vorgespannten Feder 28 in einer Ruhestellung gehalten, der zweite Kolben (Rückhaltekolben) 3 von einer vorgespannten Feder 21 an einem Anschlag im Gehäuse 20 und die Trennkol- beneinrichtungen von den genannten Druckfedern 76a, b am zweiten Kolben 3 angedrückt. In der bevorzugten Brake-by- Wire-Betriebsart wird eine Bewegung des Bremspedals 1 hydraulisch mit einer Bewegung des Simulatorkolbens 53 gekoppelt, indem der zweite Kolben 3 durch ein Schließen des Ventils 54 hydraulisch an einer Bewegung gehindert wird. Der dabei zur Deformation der elastischen Elemente 51, 52 im Wegsimulator 13 benötigte Druck wird mit Hilfe eines Drucksensors 29 ebenso erfasst, wie der Weg des mit dem Bremspedal 1 gekoppelten ersten Kolbens 2 mittels der Wegerfassungseinrichtung 30, 31. Aus diesen beiden erfassten Signalen, die die Bremspedalkraft und den Bremspedalweg repräsentieren, wird in der lediglich schematisch dargestellten e- lektronischen Steuereinheit 16 der Fahrerverzögerungswunsch ermittelt. Aus diesem Verzögerungswunsch wird ein Systemdruckwert berechnet. In einer Grundfunktion besteht diese Berechnung aus einer einfachen Multiplikation des vom Drucksensor 29 erfassten Druckwerts mit einem Faktor, der so bemessen ist, dass die Summe der auf die Trennkolbenflächen 65a, b wirkenden Druckkräfte gleich der vom Bremspedal 1 auf den ersten Kolben 2 ausgeübten Kraft multipliziert mit dem Verstärkungsfaktor V (übliche Werte sind V ungefähr gleich 4, meist im Bereich von 3 bis 7) eines herkömmlichen Bremskraftverstärkers ist. Während beim herkömmlichen Bremskraftverstärker dieser Zusammenhang konstruktiv festgelegt und damit nicht an die Betriebssituation anpassbar ist, kann hier durch eine jederzeit mögliche Änderung des Berechnungsverfahrens ein von der genannten Grundfunktion abweichender Systemdruckwert generiert werden. Beispielsweise können sowohl die so genannte Springerfunktion (Überhöhung des Systemdruckwerts bei geringem Pedalweg) als auch die Bremsassistentenfunktion (Überhöhung des Systemdruckwerts bei hoher Pedalgeschwindigkeit) problemlos in Form eines numerischen Algorithmus realisiert werden, während diese Funktionen beim konventionellen Bremskraftverstärker nur mit erheblichem Aufwand „hineinkonstruiert" werden können. Ebenso ist es möglich, zur Fahrerassistenz Systemdruckwerte vorzugeben, die von der Fahrervorgabe abweichen. Beispielsweise für automatische Abbremsungen zum automatischen Abstand halten o- der zur Kollisionsvermeidung, was einem Überschreiten der Fahrervorgabe entspricht. Ein anderes Beispiel sind Rekupe- rationsbremsungen, bei denen ein Fahrerbremswunsch ganz oder teilweise mit Hilfe des Fahrzeugantriebs realisiert wird, so dass der Systemdruckwert abgesenkt oder zu null gesetzt werden kann.In the unactuated state of the brake pedal 1, the simulator piston 53 is pressed by the elastic elements 51, 52 to a closer not designated stop, the first piston 2 together with the brake pedal 1 coupled thereto held by a prestressed spring 28 in a rest position, the second piston (retaining piston ) 3 of a prestressed spring 21 at a stop in the housing 20 and the separating piston beneinrichtungen of the said compression springs 76 a, b pressed on the second piston 3. In the preferred brake-by-wire mode, movement of the brake pedal 1 is hydraulically coupled to movement of the simulator piston 53 by hydraulically preventing the second piston 3 from moving by closing the valve 54. The pressure required for deformation of the elastic elements 51, 52 in the travel simulator 13 is detected with the aid of a pressure sensor 29 as well as the path of the first piston 2 coupled to the brake pedal 1 by means of the position detection device 30, 31. From these two detected signals, the represent the brake pedal force and the brake pedal travel, the driver deceleration request is determined in the only schematically illustrated e- electronic control unit 16. From this delay request, a system pressure value is calculated. In a basic function, this calculation consists of a simple multiplication of the pressure value detected by the pressure sensor 29 by a factor which is such that the sum of the pressure forces acting on the separating piston surfaces 65a, b multiplies the force exerted by the brake pedal 1 on the first piston 2 with the gain V (common values are V approximately equal to 4, usually in the range of 3 to 7) of a conventional brake booster. While in the conventional brake booster this connection is determined constructively and thus can not be adapted to the operating situation, a system pressure value deviating from the basic function can be generated here by a possible change of the calculation method at any time. For example, both the so-called Springerfunktion (increase in the system pressure value at low pedal travel) and the brake assist function (increase of the system pressure value at high pedal speed) can be easily realized in the form of a numerical algorithm, while these functions in the It is also possible to specify system pressure values for driver assistance that deviate from the driver's specification, for example for automatic braking to the automatic distance or for collision avoidance, which corresponds to exceeding the driver's specification Another example is recuperative braking, in which a driver's braking request is wholly or partially realized with the aid of the vehicle drive, so that the system pressure value can be lowered or set to zero.
Schließlich werden bei Bedarf aus dem zunächst für alle Radbremsen gemeinsam vorgesehenen Systemdruckwert radindividuelle Radbremsdruckwerte abgeleitet - beispielsweise mit Hilfe von ABS, ASR und ESP Regelalgorithmen zur Vermeidung blockierender und durchdrehender Räder und des Schleuderns des Fahrzeugs oder eines Fahrzeugüberschlags.Finally, if required, individual wheel brake pressure values are derived from the system pressure value initially provided jointly for all wheel brakes-for example with the aid of ABS, ASR and ESP control algorithms for avoiding blocking and spinning wheels and vehicle spin or vehicle overturning.
Zur Beaufschlagung der Radbremsen mit dem Systemdruckwert kann durch elektronische Ansteuerung der Druckquelle 14 dieser Druck über den Leitungsabschnitt 41, das bestromte Ventil 42, die unbetätigte Druckregelventilanordnung 26, den Leitungsabschnitt 46, die Ventile 7a bis 7d und die Trennkolbeneinrichtungen 5a, b in allen Radbremsen bereitgestellt werden. Bei Bedarf radindividueller Drücke ist dagegen der hydraulische Pfad vom Hochdruckspeicher 15 über den Leitungsabschnitt 39 zu den Ventilen 6a bis 6d und von dort wieder über die Trennkolbeneinrichtungen zu den Radbremsen vorgesehen. Soll dabei der Druck einer Radbremse abgebaut werden, so ist dies über ein Öffnen des entsprechenden Ventils 7a, 7b, 7c oder 7d, den Leitungsabschnitt 46, die unbetätigte Druckregelventilanordnung 26, das unbestromte Ventil 43 und den drucklosen Raum 19 möglich. Bei den genannten Druckregelvorgängen im Brake-by-Wire Modus wird der Rückhaltekolben 3 durch den Systemdruck an einem nicht gezeigten Anschlag im Gehäuse 20 gehalten, so dass dem Fahrer bei Betätigung des Bremspedals 1 ein Pedalgefühl vermittelt wird, das durch die elastischen Elemente 51, 52 des Wegsimulators 13 vorgegeben ist.To pressurize the wheel brakes with the system pressure value, this pressure can be supplied via the line section 41, the energized valve 42, the unactuated pressure regulating valve arrangement 26, the line section 46, the valves 7a to 7d and the separating piston devices 5a, b in all wheel brakes via electronic control of the pressure source 14 become. If required wheel-individual pressures, however, the hydraulic path from the high-pressure accumulator 15 via the line section 39 to the valves 6a to 6d and from there again via the separating piston devices to the wheel brakes is provided. If the pressure of a wheel brake is to be reduced, this is possible by opening the corresponding valve 7a, 7b, 7c or 7d, the line section 46, the unactuated pressure regulating valve arrangement 26, the de-energized valve 43 and the unpressurized space 19. In the mentioned Pressure control operations in brake-by-wire mode, the restraining piston 3 is held by the system pressure to a stop, not shown in the housing 20, so that the driver upon actuation of the brake pedal 1 a pedal feeling is mediated by the elastic elements 51, 52 of the travel simulator 13th is predetermined.
Bei einem Stromausfall, der beispielsweise durch einen Batteriedefekt, einen Kurzschluss oder durch Ausschalten der Zündung verursacht wird, geht die erfindungsgemäße Bremsanlage automatisch in eine erste Rückfallbetriebsart über, in der hydraulisch verstärkte Fahrerbremsungen möglich sind. Bei einer Betätigung durch den Fahrer wird im Ansteuerraum 23 ein Druck aufgebaut, der sich über das unbestromte Ventil 25 als hydraulischer Ansteuerdruck für die Druckregelventilanordnung 26 auswirkt. Diese erhöht ihren Ausgangsdruck im Leitungsabschnitt 46 so lange, bis dieser einen zur Ansteuerung proportionalen Wert erreicht hat, wobei der Proportionalitätsfaktor innerhalb der Druckregelventilanordnung 26 konstruktiv festgelegt ist. Der Ausgangsdruckwert fungiert in diesem Fall als Systemdruckwert, mit dem alle Radbremsen gleichermaßen beaufschlagt werden. In dieser Rückfallbetriebsart bewegt sich der Rückhaltekolben 3 zunächst vom Anschlag weg. Dabei kommt er jedoch nicht weit, da der Systemdruck so lange erhöht wird, bis der Rückhaltekolben 3 wieder in die Nähe des Anschlags zurückgedrückt wird. Beim Nachlassen der Fahrerbetätigung wird der Systemdruck über die Druckregelventilanordnung 26 entsprechend abgebaut. Die Pedalcharakteristik ist praktisch gleich der in der Brake-by- Wire-Betriebsart , wobei lediglich die kleine Verschiebung des Rückhaltekolbens 3 aus der Position am Anschlag in die Position in der Nähe des Anschlags geringe, vom Fahrer kaum wahrnehmbare Änderungen der Pedalcharakteristik verursachen. Fremdbremsvorgänge, die für ASR, ESP und ACC benötigt wer- den, sind ohne elektronische Eingriffe nicht möglich. Das Übertragungsverhalten des Bremssystems ist durch eine lineare Bremskraftverstärkung ohne Springerfunktion charakterisiert. Bei einem während einer Bremsung auftretenden Stromausfall entstehen keine irritierenden Pedalkraftänderungen und -bewegungen.During a power failure, which is caused for example by a battery failure, a short circuit or by switching off the ignition, the brake system according to the invention automatically goes into a first fallback mode in which hydraulically amplified driver braking is possible. When actuated by the driver, a pressure is built up in the control room 23, which acts on the non-energized valve 25 as a hydraulic control pressure for the pressure control valve assembly 26. This increases its output pressure in the line section 46 until it has reached a value proportional to the control, whereby the proportionality factor within the pressure regulating valve arrangement 26 is determined constructively. In this case, the output pressure value acts as a system pressure value with which all wheel brakes are subjected equally. In this fallback mode, the retaining piston 3 initially moves away from the stop. However, he does not get far, because the system pressure is increased until the retaining piston 3 is pushed back into the vicinity of the stop. When the driver control is released, the system pressure is correspondingly reduced via the pressure regulating valve arrangement 26. The pedal characteristic is practically the same as in the brake-by-wire mode, with only the small displacement of the restraining piston 3 from the position at the stop in the position near the stop cause small, barely perceptible by the driver changes the pedal characteristics. Third-party braking required for ASR, ESP and ACC are not possible without electronic intervention. The transmission behavior of the brake system is characterized by a linear brake boost without Springerfunktion. When a power failure occurs during braking, there are no irritating pedal force changes and movements.
Bei einem Ausfall des Fremddrucks - beispielweise bei erschöpftem Hochdruckspeicher 15, geht die erfindungsgemäße Bremsanlage automatisch in eine zweite Rückfallbetriebsart über. In dieser Betriebsart bewegt sich der Rückhaltekolben 3 in der Zeichnung nach links. In diesem Fall greifen die vorhin beschriebenen mechanisch betätigbaren Ansteuerungs- elemente 17a, 17b, die die Bewegung des Rückhaltekolbens 3 auf die Trennkolben 55a, b übertragen. Die Übertragung erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass die Trennkolbenwege gleich dem Weg des Rückhaltekolbens 3 sind. Durch geeignete konstruktive Dimensionierung, ändert sich bei der Inanspruchnahme der zweiten Rückfallebene die Pedalcharakteristik in einem Maß, das dem Fahrer signalisiert, dass sich das Bremssystem in einer Notfallbetriebsart befindet, wobei die Änderung der Pedalcharakteristik so ausgelegt wird, dass keine allzu große Irritation des Fahrers eintritt.In case of failure of the external pressure - for example, when exhausted high-pressure accumulator 15, the brake system according to the invention automatically goes into a second fallback mode. In this mode, the retaining piston 3 moves in the drawing to the left. In this case, the previously described mechanically actuable control elements 17a, 17b, which transmit the movement of the restraining piston 3 to the separating pistons 55a, b. The transmission preferably takes place in such a way that the separating piston paths are equal to the path of the retaining piston 3. By appropriate design dimensioning, when the second fallback level is utilized, the pedal characteristic changes to an extent that signals the driver that the brake system is in an emergency mode, with the change in pedal characteristic being designed so that the driver is not greatly disturbed ,
Die vorgeschlagene Bremsanlage ist durch die Mehrzahl der automatisch ansprechenden Rückfallbetriebsarten und die vier hydrostatischen Radbremskreise sicherer als alle heute in Serie gebauten Bremssysteme, und zwar bei gleichem, wenn nicht sogar geringerem Aufwand an Bauraum, Gewicht und Anzahl von technisch anspruchsvollen Teilen wie Ventile, Kolben und Dichtungen. Als "Brake-by-Wire"-Bremssystem erfüllt sie die aktuellen Forderungen nach integrierter Bremskraftverstärkung mit frei definierbarer Kennlinie, beispielsweise mit "Springerfunktion", Fremdsteuerbarkeit und Pedalrückwir- kungsfreiheit bei elektronischen Eingriffen zur Bremsdruckregelung. The proposed brake system is safer by the majority of automatically responsive fallback modes and four hydrostatic Radbremskreise than all today built in series braking systems, and with the same, if not lower cost of space, weight and number of technically demanding parts such as valves, pistons and seals. As a "brake-by-wire" brake system, it fulfills the current requirements for integrated brake force amplification with freely definable characteristic curve, for example with "jumper function", external controllability and pedal backdriving. freedom from electronic interference with brake pressure control.

Claims

Patentansprüche claims
1. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, die in einer "Brake-by- Wire" Betriebsart sowohl vom Fahrzeugführer als auch unabhängig vom Fahrzeugführer ansteuerbar ist, vorzugsweise in der "Brake-by-Wire" Betriebsart betrieben wird und in mindestens einer Rückfallbetriebsart betrieben werden kann, in der nur der Betrieb durch den Fahrzeugführer möglich ist, mit a) einem Bremspedal (1) zum Betätigen eines ersten hydraulischen Kolbens (2) , auf den bei der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrzeugführer eine Betätigungskraft (Pedalkraft) ausgeübt wird und der in einem in einem Gehäuse (20) einen hydraulischen Rückhalteraum (4) begrenzenden, zweiten hydraulischen (Rückhalte-) Kolben (3) längs einer Be¬ tätigungsachse verschiebbar geführt wird, b) einer Wegerfassungseinrichtung (30; 31) , die den Betätigungsweg des ersten Kolbens (2) erfasst, c) einem Druckmittelvorratsbehälter (12) , einer Druckversorgungseinrichtung, im Wesentlichen bestehend aus einer elektrisch steuerbaren, hydraulischen Druckquelle (14) und einem von der Druckquelle (14) aufladbaren Hochdruckspeicher (15) , der einen Versorgungsdruck abgibt, d) einer Druckregelventilanordnung (26) , die indirekt über das Bremspedal betätigbar ist, an die Druckversorgung und den Druckmittelvorrats-behälter1. Braking system for motor vehicles, which is controllable in a "brake-by-wire" mode both by the driver and independently of the driver, preferably in the "brake-by-wire" mode is operated and can be operated in at least one fallback mode, in which only the operation by the driver is possible, with a) a brake pedal (1) for actuating a first hydraulic piston (2) on the actuation of the brake system by the driver an actuating force (pedal force) is exercised and in one in a housing (20), a hydraulic retaining space (4) limiting, second hydraulic (retaining) piston (3) along a Be ¬ tätigungsachse is slidably guided, b) a displacement detection device (30, 31), the actuating travel of the first piston ( 2), c) a pressure fluid supply reservoir (12), a pressure supply device, essentially consisting of an electrical control battery Ren, hydraulic pressure source (14) and one of the pressure source (14) chargeable high-pressure accumulator (15), which emits a supply pressure, d) a pressure control valve assembly (26) which is indirectly actuated via the brake pedal, to the pressure supply and the pressure fluid supply reservoir
(12) angeschlossen ist und einen bremspedalgesteu¬ erten Bremssystemdruck abgibt, e) Elektromagnetventilen zur elektronisch gesteuerten Modifikation des Bremssystemdrucks, f) elektrisch steuerbaren Druckregelventilen (6a - 6d; 7a - 7d) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, die aus dem Bremssystemdruck beziehungsweise dem Versorgungsdruck abgeleitet werden, wobei die Druckregelventile im nicht angesteuerten Zustand den Bremssystemdruck abgeben bzw. weiterleiten, g) Trennkolbeneinrichtungen (5a - 5d) , die auf einer ersten Trennkolbenfläche (65a - 65d) mit dem durch die Druckregelventile (6a - 6d; 7a - 7d) eingestellten beziehungsweise weitergeleiteten Druck beaufschlagt werden und den von einer zweiten Trennkolbenfläche (75a - 75d) ausgeübten Druck an die Radbremsen (8 - 11) weitergeben, h) Ansteuerungselementen (17a - 17d) ) zur mechanischen Ansteuerung der Trennkolbeneinrichtungen (5a - 5d) , die mit dem zweiten Kolben (3) in eine kraftübertragende Verbindung bringbar sind sowie i) einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit(12) is connected and outputs a bremspedalgesteu ¬ Erten brake system pressure, e) solenoid valves for electronically controlled modification of the brake system pressure, f) electrically controllable pressure control valves (6a - 6d; 7a - 7d) for adjusting wheel-individual G) separating piston devices (5a - 5d), on a first separating piston surface (65a - 65d) with the by the pressure control valves (6a - 6d; 7a - 7d) are applied and forwarded to the pressure exerted by a second separating piston surface (75a - 75d) pressure to the wheel brakes (8 - 11), h) control elements (17a - 17d)) for mechanical control the separating piston devices (5a-5d), which can be brought into a force-transmitting connection with the second piston (3), and i) an electronic control unit
(16), dadurch gekennzeichnet, dass der vom zweiten Kolben (3) begrenzte Rückhalteraum (4) als ein Ringraum ausgebildet ist, der die durch die Symmetrieachsen des ersten und zweiten Kolbens (2, 3) definierte Betätigungsachse radial umgreift.(16), characterized in that the second piston (3) limited retaining space (4) is designed as an annular space which surrounds the axis of symmetry defined by the axes of symmetry of the first and second pistons (2, 3) actuating axis radially.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Betätigungsrichtung weisende Stirnfläche des zweiten Kolbens (3) in einen im Gehäuse (20) ausgebildeten drucklosen Raum (19) eintaucht.2. Brake system according to claim 1, characterized in that the direction of actuation facing end face of the second piston (3) in a housing (20) formed depressurized space (19) is immersed.
3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der drucklose Raum (19) an den Druckmittelvorratsbehälter (12) angeschlossen ist. 3. Brake system according to claim 2, characterized in that the non-pressurized space (19) to the pressure medium reservoir (12) is connected.
4. Bremsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der drucklose Raum (19) Abschnitte der Ansteu- erungselemente (17a, 17b) aufnimmt, die die mechanische Kraftübertragung vom zweiten Kolben (3) zu den Trennkolbeneinrichtungen (5a, 5b) ermöglichen.4. Brake system according to claim 2 or 3, characterized in that the non-pressurized space (19) erungs sections of the Ansteuer- (17a, 17b) receives, which enable the mechanical power transmission from the second piston (3) to the separating piston devices (5a, 5b) ,
5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungselemente (17a, 17b) als runde, im Gehäuse (20) abgedichtet und parallel zur Betätigungsachse geführte Stäbe ausgebildet sind.5. Brake system according to claim 4, characterized in that the drive elements (17a, 17b) are designed as round, sealed in the housing (20) and guided parallel to the actuating axis rods.
6. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (2) im zweiten Kolben (3) einen hydraulischen Nachlaufraum (34) begrenzt, der als den ersten Kolben (2) radial umgreifender Ringraum ausgebildet ist.6. Brake system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first piston (2) in the second piston (3) defines a hydraulic follow-up space (34) which is formed as the first piston (2) radially encompassing annular space.
7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Bremspedal (1) zugewandten Ende des zweiten Kolbens (3) zwei Dichtungen (78, 79) nebeneinander angeordnet sind, die eine Ringkammer (80) begrenzen, wobei die erste Dichtung (78) die Ringkammer (80) gegenüber dem Rückhalteraum (4) abdichtet und die zweite Dichtung (79) die Ringkammer (80) gegenüber der Atmosphäre abdichtet.7. Brake system according to one of claims 2 to 6, characterized in that at the brake pedal (1) facing the end of the second piston (3) two seals (78, 79) are arranged side by side, which limit an annular chamber (80), wherein the first seal (78) seals the annular chamber (80) from the retention space (4) and the second seal (79) seals the annular chamber (80) from the atmosphere.
8. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis8. Brake system according to one or more of claims 1 to
7, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Rückhalteraum (4) begrenzende Ringfläche (82) größer ist als die Querschnittsfläche des ersten Kolbens (2) .7, characterized in that the retaining surface (4) limiting annular surface (82) is greater than the cross-sectional area of the first piston (2).
9. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis9. Brake system according to one or more of claims 1 to
8, dadurch gekennzeichnet, dass durch Betätigung des ersten Kolbens (2) im Rückhalteraum (4) ein hydraulischer Druck aufbaubar ist.8, characterized in that by actuation of the first piston (2) in the retention chamber (4) a hydraulic pressure can be built up.
10. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis10. Brake system according to one or more of claims 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhalteraum (4) über eine hydraulische Verbindung mit dem Druckmittelvorratsbehälter (12) verbindbar ist, die mittels eines elektrisch schaltbaren Ventils (54) absperrbar ist.9, characterized in that the retaining space (4) via a hydraulic connection to the pressure medium reservoir (12) is connectable, which can be shut off by means of an electrically switchable valve (54).
11. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis11. Brake system according to one or more of claims 1 to
10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückhalteraum (4) über ein Ventil (54) an den Bremssystemdruck anschließbar ist.10, characterized in that the retaining space (4) via a valve (54) to the brake system pressure can be connected.
12. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis12. Brake system according to one or more of claims 1 to
11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (2) im zweiten Kolben (3) einen Ansteuerraum (23) begrenzt, in welchem er einen über eine Bremspedalkraft steuerbaren hydraulischen Ansteuerdruck aufbauen kann.11, characterized in that the first piston (2) in the second piston (3) limits a control space (23) in which it can build a controllable via a brake pedal hydraulic hydraulic control pressure.
13. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelventilanordnung (26) als hydraulisch angesteuertes 3/3-Wegeventil ausgebildet ist .13. Brake system according to one of claims 1 to 12, characterized in that the pressure regulating valve arrangement (26) is designed as a hydraulically controlled 3/3-way valve.
14. Bremsanlage nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch steuerbaren Druckregelventile (6a - 6d; 7a - 7d) zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke jeweils mit einem im un- bestromten Zustand gesperrten Anschluss direkt an den Hochdruckspeicher (15) und mit einem im unbestromten Zustand durchgängigen Anschluss direkt an den Bremssystem- druckabgang der Druckregelventilanordnung (26) angeschlossen sind. 14. Brake system according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically controllable pressure control valves (6a - 6d; 7a - 7d) for setting wheel-individual brake pressures each with a blocked in the de-energized state connection directly to the high-pressure accumulator (15) and with a In the de-energized state continuous connection are connected directly to the brake system pressure outlet of the pressure control valve assembly (26).
15. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungselemen- te (17a - 17d) in eine kraftübertragende Verbindung mit dem zweiten Kolben (3) bringbar sind und dass zwischen dem zweiten Kolben (3) und den Ansteuerungselementen (17a - 17d) Dämpfungsmittel (22a - 22d) vorgesehen sind. 15. Brake system according to one or more of claims 5 to 14, characterized in that the Ansteuerungselemen- te (17a - 17d) in a force-transmitting connection with the second piston (3) can be brought and that between the second piston (3) and the Drive elements (17a - 17d) damping means (22a - 22d) are provided.
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